噴錨支護(hù)技術(shù)在某立交工程基坑開挖中的應(yīng)用

周世諒

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

泉州市大坪山立交工程位于泉州市豐澤區(qū)大坪山隧道西洞口,包括框架橋及兩端引道工程,全長(zhǎng) 700m,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為城市Ⅰ級(jí)主干路,橋涵設(shè)計(jì)荷載為城A級(jí),路面設(shè)計(jì)年限 30年。其中樁號(hào)K 0+240～K 0+410,基坑開挖深度為12m～18.5m,邊坡地質(zhì)條件復(fù)雜,施工期間需要臨時(shí)支護(hù)。

1.2 工程地質(zhì)

本工程地貌上為山前沖海積平原,場(chǎng)地地層按巖土性質(zhì)自上而下分為:素填土(厚度2m～5m)、填矸(厚度0.5m～3.4m)、亞粘土(厚度0.45m～11.1m)、淤泥(厚度1.3m～9.15m)、殘積砂質(zhì)粘性土(厚度 0.95 m～20.1 m)、全風(fēng)化花崗巖(層厚0.45m～7.5m)、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(層厚0.25m～16.3m)、弱風(fēng)化花崗巖(層厚0.5m～1.2m)、微風(fēng)化花崗巖(層厚3.9m～14.7m)。

1.3 地下水埋藏條件及類型

場(chǎng)地地下水主要為風(fēng)化基巖網(wǎng)狀孔隙裂隙承壓水,局部表層含上層滯水。地下水主要受大氣降水和鄰區(qū)含水層的側(cè)向補(bǔ)給,其水位受季節(jié)、降雨量和附近地表水水位變化的影響。

2 工程特點(diǎn)及基坑支護(hù)方案選定

2.1 工程特點(diǎn)

本工程場(chǎng)地狹窄,施工工期緊,工程區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜。

2.2 方案選定

為保持巖石原有的性能,充分發(fā)揮巖體承載作用,對(duì)變形加以控制,用壓縮空氣將摻有速凝劑的混凝土拌合料通過(guò)混凝土噴射機(jī)高速噴射到開挖成型的隧道等巖面上迅速凝固而起支護(hù)作用。噴錨支護(hù)具有節(jié)約開挖量,施工速度快,應(yīng)用靈活,噴射混凝土厚度也遠(yuǎn)小于常規(guī)混凝土澆筑厚度,節(jié)約混凝土工程量,降低支護(hù)成本。本工程基坑支護(hù)屬于臨時(shí)工程,本著降低支護(hù)成本、快速施工、保證施工期間安全的原則,經(jīng)綜合分析和比較:基坑平面、開挖深度、地質(zhì)條件、環(huán)境要求及工程造價(jià)等因素,對(duì)基坑?xùn)|側(cè)開挖深度為12m～18.5m的邊坡支護(hù)采取噴錨支護(hù)方案。

3 噴錨支護(hù)施工

3.1 原材料

1)鋼筋。選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋。錨筋采用直徑 20 mm的螺紋鋼筋,鋼筋網(wǎng)采用直徑 6mm的鋼筋。

2)水泥。采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的P.O 32.5R的普通硅酸鹽水泥。

3)砂。采用晉江河砂,其細(xì)度模數(shù)大于 2.5,使用時(shí)的含水率應(yīng)控制在5%～7%(拌和砂漿前應(yīng)過(guò)篩);石子最大粒徑 15mm,回彈落下的石子不能重復(fù)使用。

4)配合比:混凝土采用C20細(xì)石混凝土,其配合比為水泥∶砂∶石子的重量比為1∶4∶4,水灰比為0.45,砂率為 50%。

3.2 施工設(shè)備選定

1)施工鉆孔設(shè)備:錨桿鉆孔采用TK式螺旋鉆及手持式風(fēng)鉆機(jī);

2)噴射混凝土設(shè)備:采用CPS2000型噴射機(jī);

3)錨桿注漿:注漿采用活塞型擠壓漿泵。

3.3 噴錨支護(hù)施工工藝流程

噴錨支護(hù)施工工藝流程:施工準(zhǔn)備→土方開挖→初噴混凝土封閉→鉆錨桿孔→錨桿安插、壓力灌漿→掛鋼筋網(wǎng)→二次混凝土噴射。

3.4 噴錨支護(hù)施工

3.4.1 初噴混凝土

在噴射混凝土之前,采用高壓風(fēng)或高壓水清洗巖面,將附著在巖面上的粉塵、硝屑沖洗干凈,以保證混凝土與巖面粘結(jié)牢固。若用高壓水清洗引起巖面軟化時(shí),只能用高壓風(fēng)清掃巖面雜物(視地質(zhì)情況而定),并對(duì)待噴作業(yè)面進(jìn)行清理,埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志。噴射作業(yè)分段分片、自下而上進(jìn)行,分段長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng),初噴混凝土厚度為4 cm,噴射混凝土終凝 2 h后,噴水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不小于 7 d。

3.4.2 鉆孔

鉆孔需在初噴混凝土后盡快進(jìn)行,本工程在土層中鉆孔采用TK式螺旋鉆,遇有卵石、孤石時(shí)采用手持式風(fēng)鉆機(jī)。鉆孔向下傾斜角10°,孔深4m～6m,孔徑50mm,孔距1.25m?？孜辉试S偏差±15mm,孔深允許偏差±50mm。

3.4.3 灌漿

灌漿使用活塞型擠壓漿泵,注漿孔口壓力不大于0.4MPa,注漿管插至距孔底5 cm～10 cm處,隨水泥砂漿的注入緩慢勻速拔出。

水泥砂漿配合比為水泥∶砂為1∶1,水灰比0.45～0.5,流動(dòng)性15 cm左右。砂漿拌和均勻,隨拌隨用,一次拌和的砂漿在初凝前用完,砂漿強(qiáng)度不宜低于20MPa。

3.4.4 安插錨桿

根據(jù)錨桿計(jì)算和施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行取值,鋼筋采用直徑 20mm的螺紋鋼筋,間距 1.25m,先注漿,后安插錨桿。緊隨灌漿進(jìn)度,及時(shí)將桿體插入已灌滿砂漿的孔內(nèi),錨桿桿體露出坡面的長(zhǎng)度小于噴射混凝土的厚度。

3.4.5 掛鋼筋網(wǎng)

鋼筋網(wǎng)采用直徑 6 mm的鋼筋,間距 250 mm,保護(hù)層厚度20mm。呈網(wǎng)格狀配置,網(wǎng)與錨桿接觸點(diǎn)采用焊接,以保證鋼筋網(wǎng)的牢固,鋼筋網(wǎng)隨受噴面的起伏鋪設(shè)?；舆吰屡R時(shí)噴錨支護(hù)示意圖見圖 1。

3.4.6 二次噴射混凝土施工

1)鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)牢固后,即可在原初噴過(guò)的壁面上加噴混凝土;

2)嚴(yán)格掌握規(guī)定的速凝劑摻量,并添加均勻。

3)噴射機(jī)工作風(fēng)壓一般控制在0.2MPa～0.4MPa;

4)噴射手嚴(yán)格控制水灰比,使噴層表面平整光滑,無(wú)干斑或滑移流淌現(xiàn)象;

5)噴嘴的方向應(yīng)與受噴巖面垂直,噴嘴與受噴巖面距離保持在0.6m～1.0m范圍;

6)噴嘴移動(dòng)軌跡應(yīng)因地制宜,橫條、豎條、圓圈等應(yīng)交替使用,移動(dòng)速度要慢,讓混凝土“堆”起來(lái),有了一定厚度再移開,然后逐塊擴(kuò)大其噴射范圍;

7)噴射順序一般采用先下后上,先墻后拱;

8)凹凸不平時(shí)應(yīng)先將凹處噴平,按正常順序噴射,以減少回彈;

9)有鋼筋網(wǎng)時(shí),宜使噴嘴靠近鋼筋,噴射角度也可適當(dāng)偏一些,噴射混凝土應(yīng)覆蓋鋼筋;

10)噴完或間歇時(shí),噴嘴應(yīng)向低處放置,一工班結(jié)束,要拆開噴頭,取出水環(huán),用水清洗干凈,疏通水眼,以備下一班使用。噴完后,噴射機(jī)具均應(yīng)清洗、保養(yǎng),以保證機(jī)具處于完好狀態(tài)。

4 噴錨支護(hù)施工效果

4.1 質(zhì)量檢查

噴錨支護(hù)施工前,對(duì)各種原材料的品質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn);施工過(guò)程中,對(duì)各工序進(jìn)行控制;噴錨支護(hù)完成后,取混凝土試塊進(jìn)行抗壓試驗(yàn),對(duì)噴層厚度及整體性檢查。

本項(xiàng)目施工錨桿計(jì) 400根。

噴射混凝土的性能檢查(包括抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、噴射混凝土與巖面粘結(jié)強(qiáng)度)、噴層厚度檢查,噴射混凝土的施工作業(yè)區(qū)粉塵濃度的測(cè)定方法按照規(guī)范DL/T 5181-2003進(jìn)行,全部達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

表1 現(xiàn)場(chǎng)錨桿試驗(yàn)結(jié)果

4.2 支護(hù)效果

根據(jù) JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定,在基坑施工及地下結(jié)構(gòu)施工期間,應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境和支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本工程對(duì)深基坑邊坡實(shí)施噴錨時(shí),對(duì)噴錨邊坡布置 2條沉降和位移觀測(cè)線,以便隨時(shí)觀測(cè)基坑開挖與支護(hù)對(duì)基坑地形影響,同時(shí)檢測(cè)噴錨的效果,根據(jù)實(shí)際觀測(cè),基坑最大沉降量為 20mm,最大位移值為 18mm,到施工后期土體變形基本穩(wěn)定;整個(gè)施工過(guò)程基坑護(hù)坡穩(wěn)定,取得了比較好的基坑支護(hù)效果。

5 結(jié)語(yǔ)

泉州市坪山路立交工程深基坑開挖采用噴錨進(jìn)行支護(hù),從基坑開挖后至框架橋主體結(jié)構(gòu)施工完成,整個(gè)基坑圍護(hù)暴露在外歷時(shí) 10個(gè)月,并經(jīng)歷 4月～8月份多雨季節(jié),基坑支護(hù)均安全穩(wěn)定,說(shuō)明支護(hù)方案是成功的,保證了整個(gè)工程按合同工期完成。噴錨支護(hù)在基坑開挖支護(hù)中比其他支護(hù)形式較為經(jīng)濟(jì),且施工速度快,作業(yè)所占場(chǎng)地小,護(hù)坡質(zhì)量可靠,可為類似地質(zhì)條件的基坑開挖提供借鑒。

[1] JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 張 劼.漫談深基坑支護(hù)[J].山西建筑,2010,36(5):115-116.